一、什麼是伺服器叢集

網路爆發式增長帶動線上交易與電子商務，熱門 Web 伺服器極易在流量尖峰過載。單顆處理器效能提升有限，科學家轉向「並行運算」——多電腦協同完成任務。

面對負載增長有兩條路：

1. 升級單機： 更快 CPU、加記憶體，但易陷入「升級怪圈」，且需考慮服務無縫銜接。
2. 增加多機叢集： 多台伺服器共同提供服務，透過並行技術大幅提升效能，擴展性佳，最大化既有投資。

1.1 叢集概念

叢集是獨立電腦系統組成的鬆散耦合多處理器系統，節點間透過網路實現行程間通訊，應用程式可共享記憶體進行訊息傳遞，達到分散式運算。近年微處理器、記憶體、匯流排與網路技術進步，軟體並行技術成熟，廉價 PC/工作站叢集甚至能與超級電腦競爭。例如 16 顆普通微處理器叢集可達億次浮點運算，成本不足 40 萬元。

叢集建構非簡單疊加，各組件需依主要應用調校以達最佳狀態，無標準統一方案。本文拋磚引玉，介紹多種建構方案。

二、使用 MPICH 建構四節點叢集

在 Linux 上以 MPICH 套件建構小型四節點叢集，建立基本認知。

2.1 硬體清單

1. 4 台 Pentium II PC，各 64MB RAM、2GB+ 硬碟、EIDE 光碟機。
2. 5 張 100M 快速乙太網卡（如 SMC 9332），4 張連節點，1 張連外部網路。
3. 5 條 Cat5 UTP RJ45 線纜，長度足夠互連。
4. 1 個 100BASE-Tx 集線器或交換器。
5. 1 套 Linux 安裝光碟。

2.2 建構步驟

1. 準備硬體： 關機開殼，預計連外網的 PC 裝雙網卡，其餘各裝一張，加裝記憶體，蓋殼通電。
2. 連接網路： 4 條線連 4 台 PC 至集線器/交換器；第 5 條線連雙網卡那台的第二張卡至機構區域網，開啟所有電源。
3. 安裝 Linux： 各機安裝 OS，確保含 C 編譯器與函式庫。配置 TCP/IP，指定 IP：192.168.1.1～1.4。雙網卡那台 (node1) 作為伺服器節點，其外網卡設定符合機構區域網的 IP。
4. 設定主機名稱： 各機 /etc/hosts 加入：
   192.168.1.1 node1 server
192.168.1.2 node2
192.168.1.3 node3
192.168.1.4 node4
   各機 /etc/hosts.equiv 加入：
   node1 node2 node3 node4
   以利 MPICH p4 策略執行分散式並行應用。
5. 設定 NFS 共享：
   • 伺服器節點建立 /mirror，/etc/exports 加入：/mirror node1(rw) node2(rw) node3(rw) node4(rw)
   • 其他節點同建 /mirror，/etc/fstab 加入：server:/mirror /mirror nfs rw,bg,soft 0 0
   • /mirror 供各節點分發軟體任務與共享資料檔。
6. 安裝 MPICH： 於伺服器節點安裝，文件參考 官網。
7. 配置使用者環境： 各節點建立相同帳號。叢集用戶在 /mirror 下建立子目錄 (如 /mirror/username) 存放 MPI 程式與資料。僅需在伺服器編譯 MPI 程式，複製至專屬子目錄，再以 p4 策略執行。